مجمع الأنابيب المفرغ في سخان المياه الشمسي

مجمع الأنابيب المفرغ في سخان المياه الشمسي هو أهم مكونات السخانات الشمسية، واختياره بعناية يتوقف عليه عمر السخان الشمسي وجودة عمله، لذلك في هذا الموضوع نقدم لكم شرح مفصل عن جامع الأنبوب المفرغ في سخان المياه الشمسي ومعلومات أخرى هامة حول السخان الشمسي.

تعرف على ما هو سخان المياه الشمسي وكيف يعمل؟

نظرية عمل السخان الشمسي

حتى يتسنى لكم استيعاب أهمية اختيار جامع الأنبوب المفرغ في سخان المياه الشمسي، يجب أن نشرح لكم أولًا نظرية عمل السخان الشمسي والتي سيتضح من خلالها أهمية الألواح الشمسية:

• أولًا يقوم سخان المياه بالطاقة الشمسية بالعمل  من خلال جامع الأنبوب المفرغ في سخان المياه الشمسي  والتي تسمى الألواح الشمسية أحيانًا وهي تقوم بتجميع الطاقة الشمسية، والتي تصنع خصيصاً لذلك، وتوضع على مساحة كافية من سطح المنزل.
• ثم يتم استخدام هذه الطاقة لتسخين المياه فيه، إذ يُمكن لتسخين المياه بالطاقة الشمسية توفير 50-80% من احتياجات المنزل من المياه الساخنة.
• وتبدأ عملية التسخين عندما تضرب أشعة الشمس المجمع ليسخُن الماء الموجود بداخله، وتبدأ المضخة الدورية التي يتمّ تنظيمها بواسطة لوحة PV بالالتفاف خلال نشاط اللوحة الكهروضوئية بمقدار الطاقة الشمسية الممتصة.
• ثم تقوم مضخة الدفع DC بتحريك المياه من الخزان مروراً بالمجمع ثم العودة إلى الخزان مرةً أخرى.
• تتغير الشمس خلال اليوم لتتغير سرعة المضخة وفقاً لذلك، وفي نهاية اليوم تكون عملية مرور المياه من المجمع إلى الخزان وبالعكس قد تكررت كثيراً، بحيث تصبح كل كميات المياه في الخزان ساخنةً وقابلةً للاستخدام بشكل فوري.
• أما في حال تنظيم المضخة الدورية عن طريق وحدة تحكم إلكترونية، عندها يقوم المستشعر الموجود عند مخرج الجامع بتنشيط المضخة عندما تكون درجة حرارة الماء تتراوح بين 15-20 درجة فهرنهايت، والتي تكون أكثر دفئاً من المياه الموجودة في قاع الخزان، وبالتالي تقوم المضخة بتوزيع المياه على المجمع.
• كما تستمر العملية عندما تكون درجة حرارة المياه في منفذ التجميع أعلى بمقدار 5 درجات فهرنهايت عن المياه الموجودة في قاع الخزان، وإذا انخفضت الحرارة بشكل أكبر فإنّ وحدة التحكم تغلق المضخة بشكل تلقائي.

ما هي الألواح الشمسية

في ما يلي نعرض عليكم ما هي الألواح الشمسية ووظيفتها بالتفصيل:

• تُستخدم الألواح الشمسية والتي تُعرف أيضًا باسم “الألواح الكهروضوئية” لتحويل الضوء من الشمس، والذي يتكون من جزيئات طاقة تسمى “الفوتونات”، إلى كهرباء يمكن استخدامها لتشغيل الأحمال الكهربائية.
• يمكن استخدام الألواح الشمسية لمجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك أنظمة الطاقة عن بعد للكبائن ومعدات الاتصالات السلكية واللاسلكية والاستشعار عن بعد، وبالطبع لإنتاج الكهرباء بواسطة أنظمة الطاقة الشمسية السكنية والتجارية.
• تتكون الألواح الشمسية من عدة خلايا شمسية فردية تتكون في حد ذاتها من طبقات من السيليكون والفوسفور (الذي يوفر الشحنة السالبة) والبورون (الذي يوفر الشحنة الإيجابية).
• تقوم الألواح الشمسية بامتصاص الفوتونات وهي بذلك تبدأ تيارًا كهربائيًا.
• تسمح الطاقة الناتجة المتولدة من الفوتونات التي تضرب سطح اللوحة الشمسية بإخراج الإلكترونات من مداراتها الذرية وإطلاقها في المجال الكهربائي المتولد عن الخلايا الشمسية التي تسحب بعد ذلك هذه الإلكترونات الحرة إلى تيار اتجاهي، تُعرف هذه العملية بأكملها باسم التأثير الكهروضوئي.
• يحتوي المنزل العادي على أكثر من مساحة سقف كافية للعدد الضروري من الألواح الشمسية لإنتاج ما يكفي من الكهرباء الشمسية لتزويد جميع احتياجاته من الطاقة الكهربائية الزائدة المولدة تذهب إلى شبكة الكهرباء الرئيسية، مما يؤتي ثماره في استخدام الكهرباء في الليل.
• في تكوين متصل بالشبكة متوازن بشكل جيد، تولد مجموعة شمسية الطاقة خلال النهار ثم يتم استخدامها في المنزل ليلاً.
• تتيح برامج القياس الصافية لأصحاب المولدات الشمسية الحصول على أموال إذا أنتج نظامهم طاقة أكثر مما هو مطلوب في المنزل.
• في التطبيقات الشمسية خارج الشبكة، يعتبر بنك البطاريات، جهاز التحكم بالشحن، وفي معظم الحالات العاكس مكونات ضرورية.

هل تعرف ما أسعار ألواح الطاقة الشمسية

أنواع جامع الأنبوب المفرغ في سخان المياه الشمسي

حاليًا يوجد أربع مجموعات من الألواح الشمسية، نوضحها لكم في ما يلي:

1- جامع الأنبوب المفرغ في سخان المياه الشمسي الكريستالي (p-Si)

يمتاز جامع الأنبوب المفرغ في سخان المياه الشمسي بمظهر مميز، الألواح الشمسية ذات المربعات والزوايا غير المقطوعة معظمها باللون الأزرق، إنتاجها أسرع إلى حد ما وأرخص لأنه يتم عن طريق إذابة السيليكون الخام، إنها أرخص ولكن لديها معدل كفاءة أقل بقليل يصل إلى 15 ٪، فهي ليست الأنسب عند تعرضها لدرجات حرارة عالية لفترة أطول من الزمن.

ومع ذلك فإن الفرق بينهما واللوحات أحادية البلورية ليس جذريًا، حيث تأتي الألواح أحادية البلورية مع القليل من كفاءة المساحة العالية، ولكن عندما يتعلق الأمر بمخرجات الطاقة فهي متشابهة إلى حد ما.

2- جامع الأنبوب المفرغ في سخان المياه الشمسي بالأغشية الرقيقة الألواح السليكونية غير المتبلورة (A-SI):

يحتوي جامع الأنبوب المفرغ في سخان المياه الشمسي بالأغشية الرقيقة على خلايا شمسية ذات أغشية رقيقة وتستخدم في الغالب لأنظمة الطاقة الشمسية الأصغر، تصنع هذه الألواح عن طريق وضع مواد مثل السيليكون أو الكادميوم أو النحاس على القاعدة، ومن السهل إنتاجها مما يجعلها خيارًا أرخص من الأنواع الأخرى من الألواح الشمسية، فيما يتعلق بحقيقة أنها تتطلب مواد أقل لإنتاجها.

بصرف النظر عن كونها ميسورة التكلفة، فهي مرنة أيضًا، مما يجعل تطبيقهم أسهل بكثير ويقلل من حساسيتهم لدرجات الحرارة المرتفعة.

تستخدم الألواح الشمسية المصنوعة من السليكون غير المتبلور تقنية ثلاثية الطبقات، وهي الأفضل بين مجموعة الأغشية الرقيقة.

مع الأخذ في الاعتبار أنه يتم إنتاجها بسهولة وبتكلفة منخفضة فإن عمرها أقصر بالإضافة إلى ضماناتها.

3- جامع الأنبوب المفرغ بالخلية الكهروضوئية المركزة (CVP)

لوحات الخلايا الكهروضوئية المركزة هي نوع متعدد الوصلات بكفاءة 41 ٪، إنها فعالة للغاية بسبب أسطحها المرآة المنحنية والعدسات وأنظمة التبريد.

مع نسبتها العالية من الكفاءة فهي أكثر أنواع الألواح الشمسية كفاءة، ومع ذلك للوصول إلى أقصى قدر من الكفاءة، يجب عليهم مواجهة الشمس بزاوية محددة لتحقيق ذلك، يمكن العثور داخل لوحة الطاقة الشمسية على جهاز تتبع للطاقة الشمسية يتبع الشمس.

4- الألواح أحادية البلورة (Mono-SI)

الألواح الشمسية أحادية البلورية مصنوعة من السيليكون أحادي البلورية، مظهرها المميز هو لون داكن وحواف مستديرة، وهي فعالة للغاية بسبب نقاء السيليكون، هذا هو السبب في أن معدل كفاءتهم يمكن أن يصل إلى 20 ٪، وذلك لأن السليكون يجعلها أحادي البلورية أكثر متانة عندما يتعلق الأمر بدرجات حرارة عالية، لديهم أيضا إنتاج الطاقة العالية، ومع ذلك هذا يجعلها أكثر تكلفة.

أسعار جامع الأنبوب المفرغ في سخان المياه الشمسي

في حالة الاستغناء عن الفواتير وتركيب محطة طاقة شمسية يكون هناك قدرتين مناسبتين للقطاع المنزلي:

1. القدرة الأولى: محطة طاقة شمسية بقدرة 5 ك.وات/ساعة تنتج حوالي 750 ك.وات/شهر، و تكلفة المحطة حوالي 65,000جنيه.
2. القدرة الثانية: محطة أكبر بقدرة 10 ك.وات/ساعة لتنتج حوالي 1600ك.وات/شهر بتكلفة 140,000جنيه تقريبا.

مما يؤدي إلى أن تكون دورة استرداد رأس المال من 4 : 5 سنوات.

المراجع

biotecharticles